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內(nèi)容簡介

　　《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用機(jī)構(gòu)與裝置圖冊（原書第5版）》進(jìn)行了全面修訂，并增加了新內(nèi)容，包括1600多張經(jīng)典機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)械裝置圖例，用簡潔的語言進(jìn)行注解、關(guān)鍵點(diǎn)提示。本書中的圖例和注解都很有趣又充滿智慧，可以激發(fā)讀者的創(chuàng)造力。每個(gè)圖例代表了一種設(shè)計(jì)理念，供設(shè)計(jì)師參考提煉并在新的或改進(jìn)的機(jī)械、機(jī)械電子和機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用。

　　此中文翻譯版為全本，包括內(nèi)容有：機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，運(yùn)動控制系統(tǒng)，固定和移動式機(jī)器人，再生能源生產(chǎn)機(jī)構(gòu)，連桿驅(qū)動裝置和機(jī)構(gòu)，齒輪裝置、驅(qū)動器和機(jī)構(gòu)，凸輪、槽輪、棘輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，離合和制動裝置，鎖緊、緊固、夾緊裝置和機(jī)構(gòu)，鏈條和帶傳動裝置及機(jī)構(gòu)，彈簧、螺紋裝置和機(jī)構(gòu)，聯(lián)軸器及其連接，具有特定運(yùn)動的設(shè)備、機(jī)構(gòu)、機(jī)器，包裝、運(yùn)輸、處理、安全機(jī)構(gòu)和機(jī)器，轉(zhuǎn)矩、速度、張緊和限制控制系統(tǒng)，氣動、液動、電動、電子驅(qū)動儀器和控制，三維數(shù)字樣機(jī)和仿真，快速原型，機(jī)械工程的新方向。

　　面對各種各樣的機(jī)械設(shè)計(jì)問題，試圖尋找出新的和不同的解決方案的讀者可以瀏覽本書，參考其中的大量圖例，使一些過去成功的機(jī)械發(fā)明通過改進(jìn)而獲得新的應(yīng)用。

　　作為機(jī)械設(shè)計(jì)師便于使用的技術(shù)參考書，它既可以激發(fā)經(jīng)驗(yàn)豐富的機(jī)械設(shè)計(jì)師的靈感，也可以作為工程類學(xué)生的學(xué)習(xí)參考。

作者簡介

　　NEIL SCLATER，在改行從事寫作和編輯工作之前，NeiI Sclater曾擔(dān)任軍事工業(yè)方面的微波工程師和一家波士頓工程咨詢公司的項(xiàng)目經(jīng)理。他曾經(jīng)是《電子設(shè)計(jì)》雜志、McGraw-Hill的《產(chǎn)品工程》雜志的編輯，然后成立了自己的技術(shù)通信公司。
　　Sclater先生先后為多個(gè)工業(yè)客戶撰寫過市場調(diào)查、技術(shù)性文章以及新產(chǎn)品發(fā)布。他的客戶包括發(fā)光二極管、交換電源、鋰電池制造商等。在這30年期間，他也直接為多種工程類出版物撰寫了上百篇署名技術(shù)文章，這些文章涵蓋了半導(dǎo)體裝置、伺服機(jī)構(gòu)和工業(yè)儀表等領(lǐng)域。
　　Sclater先生擁有布朗大學(xué)和東北大學(xué)的學(xué)位。他單獨(dú)或與人合著了12本有關(guān)工程方面的著作，其中的11本由McGraw Hill專業(yè)出版集團(tuán)出版。這些書涉及微波半導(dǎo)體裝置、電子技術(shù)、電子詞典、電力和光學(xué)和機(jī)械領(lǐng)域。在Chironis先生——本圖冊的作者去世之后，Sclater先生承擔(dān)了后4個(gè)版本的編寫和編輯工作。

目錄

譯者序
原版書前言
編者簡介
第1章機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.1簡介2
1.2物理原理3
1.2.1機(jī)器效率3
1.2.2機(jī)械效益3
1.2.3速度比3
1.3斜面4
1.4滑輪系統(tǒng)4
1.5螺旋千斤頂5
1.6杠桿和機(jī)構(gòu)6
1.6.1杠桿6
1.6.2絞盤、絞車和卷揚(yáng)機(jī)7
1.7連桿機(jī)構(gòu)8
1.7.1簡單平面連桿機(jī)構(gòu)8
1.7.2特殊連桿機(jī)構(gòu)9
1.7.3直線生成連桿機(jī)構(gòu)10
1.7.4旋轉(zhuǎn)或直線連桿機(jī)構(gòu)11
1.8專用連桿機(jī)構(gòu)13
1.9齒輪和齒輪傳動15
1.9.1簡單的齒輪傳動鏈15
1.9.2復(fù)合齒輪傳動鏈16
1.9.3齒輪的分類16
1.9.4實(shí)用的齒輪裝置17
1.9.5齒輪齒形18
1.9.6齒輪術(shù)語18
1.9.7齒輪動力學(xué)術(shù)語19
1.10滑輪和傳動帶20
1.11鏈輪和鏈條20
1.12凸輪機(jī)構(gòu)21
1.12.1凸輪機(jī)構(gòu)的分類22
1.12.2凸輪術(shù)語24
1.13離合機(jī)構(gòu)25
1.13.1外部控制摩擦離合器25
1.13.2外部控制剛性離合器25
1.13.3內(nèi)部控制離合器25
1.14常見的機(jī)械術(shù)語27
第2章運(yùn)動控制系統(tǒng)2.1運(yùn)動控制系統(tǒng)概述30
2.2運(yùn)動控制術(shù)語39
2.3機(jī)械部件組成的專門運(yùn)動控制系統(tǒng)40
2.4運(yùn)動控制中的伺服電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)和驅(qū)動器41
2.5伺服系統(tǒng)的反饋傳感器50
2.6電磁閥及其應(yīng)用57
第3章固定和移動式機(jī)器人3.1機(jī)器人簡介62
3.1.1機(jī)器人的定義62
3.1.2固定自主工業(yè)機(jī)器人63
3.1.3機(jī)器人歷史63
3.1.4全球機(jī)器人市場63
3.2工業(yè)機(jī)器人64
3.2.1工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)65
3.2.2工業(yè)機(jī)器人的特性65
3.2.3工業(yè)機(jī)器人的幾何學(xué)66
3.34種不同的ABB工業(yè)機(jī)器人69
3.3.1IRB 240070
3.3.2IRB 6400RF70
3.3.3IRB 664070
3.3.4IRB 760070
3.4自主和半自主移動機(jī)器人72
3.4.1通信和控制的選項(xiàng)72
3.4.2可以偵察和檢索的陸上移動機(jī)器人72
3.4.3可以搜索和探索的潛水移動機(jī)器人72
3.4.4可以搜索和摧毀的機(jī)器人飛機(jī)（無人機(jī)）73
3.4.5可以觀察和報(bào)告的行星探測機(jī)器人73
3.4.6能模仿人類行為的實(shí)驗(yàn)室/科學(xué)機(jī)器人73
3.4.7可以遞送和取回貨物的商業(yè)機(jī)器人73
3.4.8清潔地板和修整草坪的消費(fèi)機(jī)器人73
3.4.9一些娛樂或教育機(jī)器人73
3.57種移動式自主和半自主機(jī)器人74
3.5.1兩個(gè)探索火星六年的機(jī)器人74
3.5.2將取代勇氣號和機(jī)遇號工作的機(jī)器人75
3.5.3應(yīng)對民間緊急情況的爪式機(jī)器人77
3.5.4運(yùn)送醫(yī)療用品的機(jī)器人78
3.5.5可以偵察和攻擊敵人的遠(yuǎn)程操控軍用飛機(jī)79
3.5.6搜尋水雷和障礙物的水下機(jī)器人81
3.5.7提供抗干擾手術(shù)和快速恢復(fù)的系統(tǒng)82
3.6機(jī)器人術(shù)語83
3.7改進(jìn)的四肢機(jī)器人，一個(gè)更好的攀爬者85
3.8月球重力下六足機(jī)器人在網(wǎng)格上爬行86
3.9兩個(gè)機(jī)器人控制另一個(gè)機(jī)器人穿越陡坡87
3.10跳躍時(shí)可操控的六足機(jī)器人88
第4章再生發(fā)電機(jī)構(gòu)4.1可再生能源概述92
4.1.1核能：不可能成為主要再生能源92
4.1.2替代性可再生能源93
4.1.3基本負(fù)載和基本負(fù)載需求電廠93
4.1.4風(fēng)車：早期可再生能源93
4.1.5風(fēng)力發(fā)電機(jī)組：風(fēng)車的后裔94
4.1.6風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)置地點(diǎn)96
4.1.7聚光太陽能光熱系統(tǒng)97
4.1.8拋物線式水槽鏡太陽能設(shè)備97
4.1.9電塔太陽能光熱設(shè)備98
4.1.10線性菲涅爾（LFR）反射熱設(shè)備99
4.1.11拋物面斯特林太陽能光熱設(shè)備100
4.1.12斯特林發(fā)動機(jī)工作原理101
4.1.13CST可再生能源的展望102
4.1.14水流動力的應(yīng)用102
4.1.15潮汐發(fā)電102
4.1.16海浪動力發(fā)電103
4.1.17另一種機(jī)械的水力發(fā)電方案103
4.1.18可再生能源的相對成本104
4.2風(fēng)動力葉輪發(fā)電機(jī)的術(shù)語105
第5章連桿驅(qū)動裝置和機(jī)構(gòu)5.1四連桿機(jī)構(gòu)及其典型的工業(yè)應(yīng)用108
5.27種連桿運(yùn)輸機(jī)構(gòu)110
5.35種直線運(yùn)動的連桿機(jī)構(gòu)113
5.412種伸展和收縮裝置115
5.54種不同運(yùn)動的連桿機(jī)構(gòu)116
5.69種加速減速直線行程的連桿機(jī)構(gòu)117
5.712種放大短程運(yùn)動的連桿機(jī)構(gòu)119
5.84種平行連桿機(jī)構(gòu)121
5.97種行程放大機(jī)構(gòu)121
5.109種力和行程的放大機(jī)構(gòu)123
5.11微分連桿機(jī)構(gòu)的18種結(jié)構(gòu)形式125
5.12四連桿空間機(jī)構(gòu)127
5.137種流行的三維空間驅(qū)動機(jī)構(gòu)129
5.1413種不同機(jī)構(gòu)中肘節(jié)連桿的應(yīng)用134
5.15鉸接的連桿和扭轉(zhuǎn)襯套使傳動平穩(wěn)起動136
5.168種用于帶離合器和制動器的連桿機(jī)構(gòu)137
5.17具有最優(yōu)力傳遞性能的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)139
5.18四連桿角運(yùn)動設(shè)計(jì)142
5.19曲線運(yùn)動的進(jìn)給機(jī)構(gòu)143
5.20幫助設(shè)計(jì)替代四連桿機(jī)構(gòu)的羅伯特法則146
5.21曲柄滑塊機(jī)構(gòu)147
第6章齒輪裝置、驅(qū)動器和機(jī)構(gòu)6.1齒輪和偏心圓盤在快速轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)中的聯(lián)合應(yīng)用150
6.2能實(shí)現(xiàn)平滑的停止和運(yùn)轉(zhuǎn)、形狀特殊的行星輪151
6.3控制泵行程的擺線齒輪機(jī)構(gòu)153
6.4將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu)154
6.5雙電動機(jī)行星齒輪機(jī)構(gòu)提供兩種速度并具有良好的安全性154
6.6轉(zhuǎn)位和間歇機(jī)構(gòu)155
6.75種萬向齒輪機(jī)構(gòu)158
6.8受控的差動驅(qū)動160
6.9產(chǎn)生高效、高減速比傳動的柔性面齒輪161
6.10緊湊的轉(zhuǎn)動時(shí)序發(fā)生器162
6.11行星齒輪系163
6.12非圓齒輪170
6.13薄金屬板齒輪、鏈輪、蝸桿和棘輪機(jī)構(gòu)174
6.14齒輪變速裝置176
6.15用于齒輪和離合器的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)178
6.16雙蝸輪傳動機(jī)構(gòu)180
6.17螺旋錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪的設(shè)計(jì)181
6.18改進(jìn)蝸輪嚙合的機(jī)械加工方法181
6.19來自減速器的單向輸出183
6.20齒輪傳動五連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)184
6.21設(shè)計(jì)擺線機(jī)構(gòu)的方程188
6.22設(shè)計(jì)齒輪滑塊機(jī)構(gòu)的曲線和方程191
第7章凸輪、槽輪、棘輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)7.1凸輪控制的行星輪系196
7.25種行程放大機(jī)構(gòu)197
7.3凸輪曲線生成機(jī)構(gòu)198
7.4凸輪機(jī)構(gòu)的15個(gè)應(yīng)用204
7.5特殊功能的凸輪206
7.6槽輪機(jī)構(gòu)208
7.7改進(jìn)的槽輪傳動機(jī)構(gòu)212
7.8間歇機(jī)構(gòu)——外槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)214
7.9間歇機(jī)構(gòu)——內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)217
7.10新型轉(zhuǎn)位星形輪機(jī)構(gòu)挑戰(zhàn)槽輪傳動220
7.11棘齒變速傳動機(jī)構(gòu)223
7.12改進(jìn)的棘輪機(jī)構(gòu)223
7.13無齒棘輪機(jī)構(gòu)224
7.14棘輪結(jié)構(gòu)的分析225
第8章離合和制動裝置8.1基本的機(jī)械離合器228
8.2彈簧纏繞的滑動離合器230
8.3控制滑動的概念使彈簧離合器獲得新的應(yīng)用233
8.4彈簧帶夾緊來驅(qū)動超速離合器234
8.5滑動和雙向離合器的組合來控制轉(zhuǎn)矩235
8.6多功能滑動離合器236
8.7傳遞恒定轉(zhuǎn)矩的行走壓力盤238
8.87種超速離合器239
8.9在單向離合器中受彈簧力作用的銷輔助楔塊機(jī)構(gòu)240
8.10滾子離合器240
8.11超越離合器圖例241
8.12超速離合器的10種應(yīng)用243
8.13楔塊型離合器的應(yīng)用245
8.14用于精密設(shè)備的小型機(jī)械離合器247
8.15工位離合器的機(jī)構(gòu)249
8.16電磁離合器和制動器的12種應(yīng)用251
第9章鎖緊、緊固、夾緊裝置和機(jī)構(gòu)9.116種彈簧鎖、肘節(jié)和觸發(fā)機(jī)構(gòu)254
9.214種急動機(jī)構(gòu)256
9.3遠(yuǎn)程控制鎖緊機(jī)構(gòu)260
9.4可伸縮固定器的插入、鎖緊和輕松釋放261
9.5自動釋放載荷的抓鉤261
9.6帶有滾珠制動的快速釋放鎖緊銷262
9.7轉(zhuǎn)矩撤消時(shí)自動閘鎖住起重機(jī)262
9.8牢固夾持物體的提升鉗機(jī)構(gòu)263
9.9垂直受力鎖緊機(jī)構(gòu)263
9.10快速釋放裝置264
9.11釋放閂鎖的形狀記憶合金裝置265
9.12圓環(huán)使進(jìn)入適當(dāng)位置的臺式升降機(jī)夾緊267
9.13液壓缸內(nèi)的凸輪爪將板件夾緊267
9.14用于機(jī)床和固定設(shè)備上的快速作用夾具268
9.15靠摩擦力夾緊的裝置270
9.16用于阻止機(jī)械運(yùn)動的制動器272
9.17精確對齊可調(diào)整零件的夾緊裝置274
9.18受彈簧力的卡盤和夾具276
第10章鏈條和帶傳動裝置及機(jī)構(gòu)10.1變速帶和鏈傳動278
10.2與混合帶保持協(xié)調(diào)的配合281
10.3在不影響速比的情況下改變中心距285
10.4通過電動機(jī)的安裝支點(diǎn)來控制張緊力285
10.5帶有襯套的滾子鏈及其改進(jìn)286
10.6滾子鏈的12種創(chuàng)新性應(yīng)用288
10.7在鏈傳動中減少跳動的機(jī)構(gòu)292
第11章彈簧、螺紋裝置和機(jī)構(gòu)11.1平彈簧在機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用296
11.2彈簧的12種應(yīng)用方式298
11.3低轉(zhuǎn)矩傳動中的彈簧限位機(jī)構(gòu)300
11.4彈簧馬達(dá)及典型相關(guān)的機(jī)構(gòu)302
11.5空氣彈簧機(jī)構(gòu)304
11.6靠彈簧獲得變化率的機(jī)構(gòu)306
11.7碟形彈簧307
11.8振動控制中的彈簧連桿機(jī)構(gòu)308
11.920種螺紋裝置309
11.10應(yīng)用螺紋機(jī)構(gòu)的10種方式312
11.117種特殊的螺紋裝置313
11.1214種調(diào)整裝置314
11.13長沖程、高分辨率線性驅(qū)動器315
第12章聯(lián)軸器及其連接12.1平行軸的連接318
12.2用于偏心軸連接的新型連桿聯(lián)軸器319
12.3圓盤和連桿聯(lián)軸器簡化了傳動320
12.4當(dāng)傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，內(nèi)部鎖緊空間框開始彎曲321
12.5偏心銷消除了軸線不重合誤差323
12.6萬向聯(lián)軸器以恒速沿45°角傳遞動力324
12.710種萬向聯(lián)軸器325
12.8連接轉(zhuǎn)軸的方法327
12.9連桿聯(lián)軸器機(jī)構(gòu)331
12.1010種不同的花鍵連接332
12.1114種把軸套固定到軸上的方法334
12.12多邊形提供更好的連接336
第13章具有特定運(yùn)動的裝置、機(jī)構(gòu)和機(jī)器13.1同步帶、四連桿組成的平滑轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)340
13.2轉(zhuǎn)位和間歇機(jī)構(gòu)342
13.3旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動和歇停運(yùn)動的機(jī)構(gòu)344
13.4實(shí)現(xiàn)間歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的摩擦裝置350
13.59種不同的球型直線導(dǎo)軌352
13.6滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動354
13.7改變直線運(yùn)動方向的19種方法355
13.8可調(diào)節(jié)輸出機(jī)構(gòu)359
13.9換向機(jī)構(gòu)361
13.10計(jì)算裝置362
13.11機(jī)械動力放大器的6個(gè)應(yīng)用366
13.12變速機(jī)械傳動369
13.13變速摩擦傳動裝置381
13.14應(yīng)用在單向傳動裝置中的彈簧、往復(fù)運(yùn)動小齒輪和滑動球383
13.1518種不同的液體和真空泵385
13.1610種不同泵的設(shè)計(jì)講解389
13.17泵類術(shù)語392
13.18無磨損電動-發(fā)電機(jī)具有更高的速度和更長的壽命393
13.19海水脫鹽中的能量交換可以提高效率394
13.20二循環(huán)發(fā)動機(jī)提高了效率和性能396
第14章包裝、運(yùn)輸、處理、安全方面的機(jī)構(gòu)和機(jī)器14.1分類、供料和稱量機(jī)構(gòu)398
14.2切割機(jī)構(gòu)402
14.3翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)404
14.4振動機(jī)構(gòu)404
14.57種基本的零件篩選機(jī)構(gòu)405
14.611種零件傳送機(jī)構(gòu)406
14.77種自動傳送機(jī)構(gòu)408
14.8專用機(jī)床的傳送機(jī)構(gòu)411
14.9卷繞機(jī)的橫向移動機(jī)構(gòu)415
14.10真空拾取定位小球機(jī)構(gòu)417
14.11黏貼來自料盒或滾筒的標(biāo)簽的標(biāo)簽機(jī)417
14.12高速黏合機(jī)418
14.13機(jī)器產(chǎn)生工作故障時(shí)的自動停機(jī)機(jī)構(gòu)424
14.14電子自動停止機(jī)構(gòu)430
14.15機(jī)器操作的自動安全機(jī)構(gòu)432
第15章轉(zhuǎn)矩、速度、張緊和限定控制系統(tǒng)15.1控制系統(tǒng)中差速卷筒的應(yīng)用436
15.2如何防止反轉(zhuǎn)438
15.3在印刷機(jī)進(jìn)給中，卡鉗制動器可以保持適當(dāng)?shù)膹埦o力439
15.4輔助離合器、制動器的傳感器439
15.5防止構(gòu)架超載的警報(bào)裝置440
15.6鋼纜張力的持續(xù)觀察440
15.7轉(zhuǎn)矩限制器用來保護(hù)輕載傳動441
15.8防止過載的限制器443
15.9限制軸旋轉(zhuǎn)的7種方法446
15.10控制拉力和速度的機(jī)械系統(tǒng)448
15.11控制張力的傳動裝置452
15.12機(jī)器中的限位開關(guān)455
15.13自動調(diào)速器459
15.14機(jī)構(gòu)的速度控制裝置461
15.15纜線制動系統(tǒng)限制下降速率462
第16章氣動、液動、電動和電子驅(qū)動儀器及控制16.1氣缸或液壓缸驅(qū)動的機(jī)構(gòu)464
16.2腳控制的制動系統(tǒng)466
16.3氣動的15個(gè)應(yīng)用467
16.4應(yīng)用金屬膈膜和膜盒的10種方式469
16.5差動變壓器傳感裝置471
16.6高速計(jì)數(shù)器473
16.7永久磁鐵的應(yīng)用474
16.8電動錘機(jī)構(gòu)477
16.9恒溫機(jī)構(gòu)479
16.10溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)483
16.11光電控制485
16.12液面指示器和控制器487
16.13利用火藥的動力產(chǎn)生即時(shí)的沖力489
16.14離心、氣動、液壓和電動的調(diào)速器491
第17章3D數(shù)字樣機(jī)和仿真17.13D數(shù)字樣機(jī)和仿真簡介496
17.1.1工程制圖簡史496
17.1.2從黑板到屏幕的過渡497
17.1.3CAD產(chǎn)品特點(diǎn)498
17.1.43D數(shù)字模型與快速原型498
17.1.52D圖樣繼續(xù)發(fā)揮作用499
17.1.63D數(shù)字樣機(jī)軟件中工具的功能499
17.1.73D數(shù)字樣機(jī)的文件類型500
17.1.8計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）501
17.1.9仿真軟件501
17.1.10模擬應(yīng)力分析502
17.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)術(shù)語503
第18章快 速 原 型18.1構(gòu)建功能部件的快速原型506
18.2快速原型步驟507
18.3商業(yè)快速原型的選擇508
18.4商業(yè)的增材RP（快速原型）工藝509
18.5去除法和R＆D實(shí)驗(yàn)室工藝517
第19章機(jī)械工程領(lǐng)域新的發(fā)展方向19.1微技術(shù)在機(jī)械工程中的作用522
19.2微機(jī)械為機(jī)械設(shè)計(jì)打開一個(gè)新領(lǐng)域524
19.3多級制造使復(fù)雜且多功能微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)成為可能528
19.4電子顯微鏡:微米和納米技術(shù)的關(guān)鍵工具529
19.5微機(jī)電系統(tǒng)電子顯微圖像一覽532
19.6微機(jī)電系統(tǒng)執(zhí)行器——熱力和靜電535
19.7微機(jī)電系統(tǒng)芯片成為集成微控制系統(tǒng)536
19.8構(gòu)成微機(jī)電系統(tǒng)的可選擇材料539
19.9制造微小型部件可選擇的一種LIGA方法540
19.10納米技術(shù)在科學(xué)和工程中的應(yīng)用542
19.11碳元素作為工程材料的前景544
19.12基于電介質(zhì)靜電力的納米致動器549
19.13月球電動車——一種月球旅行新概念551

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精彩書摘

　　這是一本包括了機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)械裝置過去、現(xiàn)在和未來的機(jī)械工程參考書的第5版。與大多數(shù)工程類教科書注重用理論和數(shù)學(xué)公式來對獨(dú)特的裝置進(jìn)行表述相比，本書特色是使用清晰的圖示和簡潔的描述。這本書包含了1600多張?jiān)敿?xì)的機(jī)構(gòu)圖，能引起讀者強(qiáng)烈的興趣。希望書中圖例的注解部分能幫助讀者理解相關(guān)領(lǐng)域的一些基本概念，無論這些領(lǐng)域讀者是熟悉，還是不熟悉。
　　書中的機(jī)構(gòu)圖和注解都很簡單、有趣，并且充滿智慧，也許書中的某一部分機(jī)構(gòu)可以激發(fā)讀者的創(chuàng)造力，使讀者將它們提煉后應(yīng)用于新的機(jī)械設(shè)計(jì)中或者重新進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。它們可以提供讀者意想不到的解決方案，因?yàn)樗鼈兺ǔＴ诂F(xiàn)代產(chǎn)品的內(nèi)部無法被觀察到。電子電路和計(jì)算機(jī)的發(fā)展已替代了許多早期機(jī)械結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，它們在減少產(chǎn)品價(jià)格的同時(shí)還可以提高產(chǎn)品的可靠性和工作效率。
　　盡管如此，許多被替代的機(jī)械零部件依然應(yīng)用在不同的場合，在經(jīng)過尺寸和材料的改變后以不同的結(jié)構(gòu)形式和不同的功能應(yīng)用于其他產(chǎn)品中，取得了良好表現(xiàn)。
　　經(jīng)典的、經(jīng)過時(shí)間檢驗(yàn)的機(jī)構(gòu)和機(jī)械裝置似乎逐漸在消失，但其實(shí)它們只是以其他機(jī)構(gòu)形式和應(yīng)用出現(xiàn)。任何相信所有機(jī)構(gòu)可以被電子電路取代的人只需檢視一下自動上弦機(jī)械表、數(shù)碼照相機(jī)、電子穩(wěn)定轎車和巡航系統(tǒng)的復(fù)雜性就會了解這一點(diǎn)。
　　本書用圖例的方式介紹了經(jīng)典機(jī)械裝置和最新的結(jié)合機(jī)械和電子的機(jī)電一體化裝置，是讀者個(gè)人技術(shù)書庫必備的圖書，并且提供了一種令人滿意的方式，使讀者快速了解新的知識領(lǐng)域或者快速拾起過去學(xué)過的知識。此外，希望這本書可以激勵(lì)讀者通過相關(guān)網(wǎng)站更新感興趣主題的其他知識。
　　這本書哪些部分是新增的？
　　這本書的第5版新增了3章內(nèi)容：第3章固定和移動式機(jī)器人，第4章再生發(fā)電機(jī)構(gòu)和第17章3D數(shù)字樣機(jī)和仿真。第18章快速原型進(jìn)行了更新和全面的修訂，一些新的文獻(xiàn)被增添到第5章至第16章，使其成為本書的核心部分。第13章具有特定運(yùn)動的裝置、機(jī)構(gòu)和機(jī)器添加了5篇新文獻(xiàn)內(nèi)容，也是本書核心的一部分。另外，第19章機(jī)械工程領(lǐng)域新的發(fā)展方向也增加了5篇新文獻(xiàn)內(nèi)容。
　　一些章節(jié)的快速瀏覽
　　第1章是關(guān)于基本的機(jī)械結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，解釋了一些機(jī)構(gòu)的原理，包括斜面、千斤頂、杠桿、連桿、齒輪、滑輪、凸輪和離合器——在現(xiàn)代機(jī)械中的所有零件。另外，還列出了常用的機(jī)械術(shù)語。
　　第2章是關(guān)于運(yùn)動控制的內(nèi)容，用圖和文字介紹了開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)。另外，對組成現(xiàn)代自動機(jī)器人和機(jī)電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵機(jī)械零件、機(jī)電和電子元器件也進(jìn)行了圖文并茂的介紹，它們包括執(zhí)行器、編碼器、伺服電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、電磁閥和轉(zhuǎn)速表。這章也列出了運(yùn)動控制術(shù)語。
　　第3章是關(guān)于機(jī)器人的新探討，包括對固定工業(yè)機(jī)器人和各種移動機(jī)器人的概述。對4種最新工業(yè)機(jī)器人的外形尺寸和主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了圖文并茂的介紹。另外，對7種移動機(jī)器人采用圖示和介紹主要技術(shù)參數(shù)的方式進(jìn)行了描述。它們可以分別在火星、地球、空中和海底工作。本章其他部分講述創(chuàng)新的NASA機(jī)器人，它可以攀爬、爬行、跳行和從懸崖上攀下。另外，本章還列出了普通機(jī)器人術(shù)語。
　　第4章是新增加的部分，描述進(jìn)行無碳再生能源發(fā)電的主要方式，它們本質(zhì)上都是靠機(jī)械來實(shí)現(xiàn)的，依靠風(fēng)能、太陽能和自然界水的流動等免費(fèi)能源來驅(qū)動。本書圖文并茂介紹的例子有風(fēng)力渦輪發(fā)動機(jī)及其工廠，4種不同的太陽能熱電廠的概念，利用潮沙和海浪能源等方式。對這些工廠的上上下下都進(jìn)行了陳述，目的是提醒讀者注意它們所處的位置、工作效率、公眾接受程度、備用能源和與電網(wǎng)的連接。本章還列出了風(fēng)力渦輪機(jī)術(shù)語。
　　第17章也是新添加的內(nèi)容，介紹了計(jì)算機(jī)軟件的最新成果，使在電腦屏幕上進(jìn)行3D新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和舊產(chǎn)品改進(jìn)變?yōu)榭赡?，這些軟件可以對產(chǎn)品虛擬模型用不同顏色的"片或塊"來處理，并重新定義它的尺寸，以便完成機(jī)械設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)本身還包含了制造工藝參數(shù)。通用的仿真軟件可以對一個(gè)模型進(jìn)行虛擬機(jī)械和多物理場應(yīng)力分析來驗(yàn)證設(shè)計(jì)和材料選擇的正確性，而不需要制造出一個(gè)實(shí)體模型去檢驗(yàn)。本章還列出了CAD/CAE術(shù)語。
　　第18章，是對上一章快速原型部分的進(jìn)一步介紹，用圖文并茂的方式敘述了國3D實(shí)體成型添加和消減過程的創(chuàng)新成果和一些新內(nèi)容。用軟的或硬的材料來進(jìn)行快速原型，以便評判它們的實(shí)用性。當(dāng)其他一些樣品被制造出來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室應(yīng)力測試的時(shí)候，快速成型造出的樣品已經(jīng)開始展示了。另外，快速成型的新應(yīng)用有舊機(jī)器替換零件、專業(yè)刀具和鑄造模具的塑性加工。
　　第19章是對機(jī)械工程領(lǐng)域中最新研究成果的匯集和更新。這些成果包括微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）的最新發(fā)展，碳的同素異形體和納米管實(shí)際應(yīng)用的進(jìn)展，以及石墨烯應(yīng)用于透明薄片、強(qiáng)力纖維、電纜、電容器、電池、彈簧和晶體管等產(chǎn)品領(lǐng)域取得的進(jìn)步。其他成果包括正在研究發(fā)展的電子顯微鏡和正在策劃的月球電動車。
　　本書的核心章節(jié)是第5章到第16章，這些章節(jié)珍藏了各行各業(yè)收集到的、經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證了的、經(jīng)典的機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)械裝置圖與介紹。這些經(jīng)過修訂的珍藏可以為工程師、設(shè)計(jì)師、教師、學(xué)生和對各種機(jī)械感興趣的人提供有價(jià)值的參考。新增添的內(nèi)容包括了精密的線性驅(qū)動器、多邊形連接機(jī)構(gòu)、滑動離合器、形狀記憶合金鎖緊裝置和提高海水淡化效率的能量交換器。
　　本書詳細(xì)的索引（中文版略去）可以使讀者很容易找到書中專用機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)械裝置、零件和系統(tǒng)介紹的內(nèi)容。
　　面對客觀現(xiàn)實(shí)的工程選擇
　　可再生能源與礦物燃料發(fā)電
　　在關(guān)于可再生能源發(fā)電的第4章討論了產(chǎn)生無碳電網(wǎng)發(fā)電的三種最可靠機(jī)械方法。風(fēng)力渦輪發(fā)電和聚光太陽能發(fā)電（CST）都是政府部門最適宜的候選發(fā)電方腦式。本書圖文并茂地介紹了這些技術(shù)，并對它們的結(jié)構(gòu)也從上到下地進(jìn)行了敘述。利用海浪和潮沙也可以產(chǎn)生電能，但是這方面的技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于風(fēng)能和聚光太陽能發(fā)電。
　　美國政府對建立再生能源發(fā)電廠提供經(jīng)濟(jì)補(bǔ)助，目的是為了減少大氣層中使全球氣候變暖的二氧化碳（C02）的排放。政府已經(jīng)將使無碳、非水力發(fā)電廠所占的比例從現(xiàn)在的396提高到2020年時(shí)的2096作為目標(biāo)。風(fēng)能和聚光太陽能發(fā)電廠最契合這個(gè)發(fā)展目標(biāo)，但是很多人擔(dān)心建造這些工廠和淘汰礦物燃料發(fā)電廠，可能危害到電力工業(yè)滿足國家對于低價(jià)、便于獲得的電能的日益增長的需要。
　　因?yàn)闊o法將遠(yuǎn)離城市地區(qū)由再生能源產(chǎn)生的過量電力通過電網(wǎng)傳輸?shù)胶碾娏看蟮拇蠖际?，產(chǎn)生再生能源的資源會被過分消耗。當(dāng)沒有了風(fēng)或者太陽落山的時(shí)候，這些工廠必須提供備用的發(fā)電或電能來滿足電網(wǎng)的供電需求。這些備用電源包括電池組、在融化的鹽罐中儲存的熱能以及蒸汽發(fā)電機(jī)，但是由于工廠電能輸出和氣候變化因素的影響，最佳備用電源的選擇無法確定。
　　數(shù)字3D與快速原型
　　近年來計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展使在計(jì)算機(jī)上以3D的形式將抽象概念設(shè)計(jì)成為實(shí)體形式的產(chǎn)品成為可能。3D數(shù)字成型或建模的過程可以是一個(gè)初始的設(shè)計(jì)或者是從其他資源導(dǎo)入。軟件可以分解3D圖形，在同一個(gè)屏幕上分解的3D圖形的形狀、材料和形式在重新裝配或改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)前都是可以改變的。設(shè)計(jì)者可以和其他專家一起合作實(shí)現(xiàn)有效的設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品被制造前，其設(shè)計(jì)是很容易進(jìn)行調(diào)整的。
　　虛擬的仿真軟件可以讓3D數(shù)字成型實(shí)現(xiàn)虛擬的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)力測試，結(jié)果以帶顏色的圖形在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出來。這些仿真包括機(jī)械和物理應(yīng)力，這些仿真結(jié)果和在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)的結(jié)果很接近，在很多情況下，實(shí)驗(yàn)可以省略。這將減少制作實(shí)體樣機(jī)所需要的時(shí)間和費(fèi)用，也可以加快整個(gè)設(shè)計(jì)的過程，縮短上市周期。
　　然而，有許多因素決定了實(shí)體樣機(jī)的必要性。有個(gè)實(shí)體樣機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是便于檢查，使所有與之相關(guān)的設(shè)計(jì)者和做市場的人員有機(jī)會對它進(jìn)行評價(jià)。而且，一些產(chǎn)品需要對實(shí)體樣機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制性實(shí)驗(yàn)，以確保其適合工業(yè)和消費(fèi)者的安全標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)榭梢詼p少制作樣機(jī)的成本，快速成型技術(shù)越來越廣泛地得到接受。
　　實(shí)體樣機(jī)可以用蠟、光敏聚合物，甚至是金屬粉末作為原料，但是作為實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的實(shí)體或者是實(shí)體的替代零件，可以用激光融化的金屬粉末來制造。在熱處理后它們可以獲得與機(jī)械加工或鑄造零件相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度?？焖俪尚腿Q于CAD圖中的尺寸，這些尺寸使軟件控制快速成型機(jī)器對材料進(jìn)行增加或消減。
　　本書的來源
　　從第4章到第16章的很多圖片和說明最初來自于國內(nèi)外一些50年前或者更多年前的工程期刊。它們最初被選擇和出版可以追溯到20世紀(jì)50年代到60年代麥格勞-希爾教育出版集團(tuán)出版的三本參考書中O Douglas C.Greenwood是當(dāng)時(shí)麥格勞-希爾教育出版集團(tuán)《生產(chǎn)工程》期刊的編者。作為后來的這本書第1版的編輯，Nicholas Chironis從那些書中選擇了他認(rèn)為值得保留下來的說明和圖片。他把它們看做是成功設(shè)計(jì)理念的典范，可以被重復(fù)地用于新的或者改進(jìn)的產(chǎn)品中，也是工程師、設(shè)計(jì)師和學(xué)生的寶貴資源。
　　這本書隨后的4版中加入了新的圖片和說明，對舊的內(nèi)容進(jìn)行了必要的重新修訂，一些內(nèi)容被刪除，所有原有的標(biāo)題都重新進(jìn)行了修訂，以便提高可讀性和風(fēng)格的一致性。所有的圖例都是無量綱的，為了適應(yīng)新的應(yīng)用，它們的尺寸都可以進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。對于制造商和出版社不再存在的參考文獻(xiàn)進(jìn)行了刪除，但是可用的發(fā)明者的名字進(jìn)行了保留，這對那些希望了解發(fā)明者專利情況的讀者有用。本版書中所有提到的政府、學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室和制造商都有網(wǎng)址，可以去網(wǎng)上查找一些特定問題的進(jìn)一步信息。
　　關(guān)于插圖
　　除了從早期出版物和從實(shí)驗(yàn)室獲得或制造商提供的一些插圖外，本書的其他插圖均是作者用臺式計(jì)算機(jī)畫的。這些圖來源于書、期刊和網(wǎng)站。作者相信清楚的3D或者線框圖，比那些帶有額外和不清楚細(xì)節(jié)的圖片能更快捷有效地交流工程信息。
　　致謝
　　感謝以下公司和機(jī)構(gòu)允許我選用帶有版權(quán)的插圖，并以各種方式提供其他有價(jià)值的技術(shù)信息和在準(zhǔn)備本版書時(shí)所有有用的信息：
　　BB機(jī)器人，奧本山，密歇根州
　　桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室，桑迪亞公司，阿爾伯克基，新墨西哥州
　　spaceClaim公司，康科德，馬薩諸塞州
　　NeiI Sclater

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前言/序言

　　自從2007年，機(jī)械工業(yè)出版社出版了根據(jù)原書第3版翻譯的《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用機(jī)構(gòu)與裝置圖冊》以來，引起了巨大響應(yīng)，受到了讀者廣泛歡迎，目前已進(jìn)行了多次印刷。但是，當(dāng)時(shí)在進(jìn)行翻譯的時(shí)候刪除了原版書的第1章、第2章和第14章以及其他章節(jié)的部分內(nèi)容。 　　本書是根據(jù)Neil Sclater編的原書第5版進(jìn)行全文翻譯出版的。全書未刪減翻譯的原因如下：首先，原版書的第5版除了增添第3章固定和移動式機(jī)器人、第4章再生發(fā)電機(jī)構(gòu)、第17章3D數(shù)字樣機(jī)和仿真新章節(jié)外，還顯著改進(jìn)了我們在第3版書中所遇到的問題，使該書更加豐富全面和具有啟發(fā)性；其次，2013年機(jī)械工業(yè)出版社出版了根據(jù)Robert